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智能化作战新技术——美军研发可穿戴编程纤维

2021年09月30日11:12 | 来源:人民网-军事频道
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近日,美国陆军作战能力发展司令部项目经理詹姆斯发布声明:一种能够感知、存储和分析数据的可编程纤维将用于美军军服的制作,帮助指挥官收集战场信息与部队情况,从而做出更好的决策。近年来,美国为保持在未来信息化、智能化作战中的主动权,投入大量人力、物力、财力进行人工智能装备研发,可编程纤维—神经网络开发项目,便是其中的一类。

国防科技大学教授马建光在接受人民网专访时指出,由于信息处理量极大,以神经网络为代表的人工智能算法较为适合该类项目应用,通过机器学习的方式加以训练,有效提高微芯片准确执行、判断、自我调整的能力。当前攻关的重点,类似于可编程纤维,依然是纳米级的芯片处理器,在物质内部实现分布式计算能力。

方兴未艾——浅析可编程纤维军事应用现状

现在战争已经被誉为“发现即摧毁”的读秒战争,战场态势瞬息万变,各军兵种联合作战已经变成信息化作战的主要形式,在陆地、海洋、天空、太空、网电构成的五维空间战场中,快敌一秒,就是棋高一招。在这样环境下,如何掌握更多的信息,如何更快速高效的处理这些信息将会成为决定战争胜负的关键一环。

芯片军事化应用已不是陌生的话题,但可编程纤维(可编程物质)的应用仍然没有实践先例,均处于设计研发阶段。此次美国陆军研究实验室宣称,五角大楼在创建神经网络的项目上取得了重大进展,说明该项目很可能已经进入到初步实践环节。根据已有资料,可编程纤维旨在为作战指挥官提供一种工具,用于在使用神经网络分析数据时评估局势的不确定性。这种工具可以增加人工智能解决方案的使用质效,从而增加战地指挥官在决策过程中的信心。在战术小组突击、飞行员营救、士兵日常健康监测等方面起到重要作用。

另一方面,鉴于可编程纤维仍然需要依靠传感器收集信息和通信手段传输数据,其可能会在传输、收集过程中被操纵或干扰。如何确保数据安全、通讯安全也是目前可编程纤维应用方面需要重点考虑的问题之一,开发人员必须寻找有效解决方案加以应对,以防止在作战中被对手侵入系统内部而导致决断失误的严重后果。

智在内芯——起底可编程纤维的工作原理

伴随着微电子技术的发展,电子元件和柔性纤维整合也成为了可能。2017年,复旦大学彭慧胜教授率先提出并实现了纤维状的聚合物电池,并在今年3月,其率领的研究团队在《自然》(Nature)发文,展示了一种新研制的大面积“智能显示布”,这一智能显示布由两种不同的功能纤维作为经线和纬线织成,负载有发光活性材料的高分子复合纤维是经线,导电的透明高分子凝胶纤维是纬线。只需施加交流电压,发光活性层就会被电场激发,成为发光的像素点,即使在纤维滑移、旋转或弯曲的情况下仍能保持位置和亮度的稳定,但距离把一台完整的电脑“织”进布料仅有一步之遥:计算能力。

近日,美国麻省理工学院(MIT)教授Yoel Fink的研究团队成功地将微型芯片嵌入到了单根纤维之中,作为“大脑”组织其他部件运行。该项发明的实现作为可编程纤维应用的“最后一公里”,意义重大,也为其在军事领域应用铺平了道路。

见微知著——可编程物质成为军工科技“新高峰”

虽然五角大楼承认可用于穿戴的可编程纤维仍处于早期开发阶段,估计要到2030年才可能真正列装。但更高层次可编程物质研发,已经被各大国视为重点研究内容,并开始从理论模拟迈向真正的物理实现。一旦研制成功并应用于军事领域,就能为士兵提供革命性的新功能。未来战场上的士兵,只需携带一定量的“可编程物质”,通过下达指令,将其变成所需要的武器或工具,包括军械、智能军服、可进入掩体内部攻击敌人的软体机器人,甚至地面装甲车辆等等。由此可见,可编程纤维只是该领域的一个简短的尝试。相对于可编程纤维微米级别的设计芯片,纳米计算机和生物计算机则是可编程物质的根本解决方法。

当前美军仍然保持人工智能研究方面的领先地位,其构建的人工智能的“三驾马车”:联合人工智能中心(JAIC),国防部高级研究计划局(DARPA),国防创新单元(DIU),分别负责短期、长期和两地人工智能研究课题的组织、推进和整合,也使得美军始终是该领域翘楚和别国学习效仿的对象。(陈羽、由里、游桂成)

(责编:黄子娟)

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